第十章食品工业废水处理及再生利用
9.1概述
食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业，是与人们的生活息息相关的产业。我国食品工业具有就近取材、相对低投入、高效益、劳动密集型的特点。长期以来，食品工业在国民经济增长过程中，引人注目地不断发展，对满足和提高人民生活水平，充分利用资源，促进经济增长均具有十分重要的作用。
食品工业有不同的分类方法。我国国民经济与食品有关的制造业有农副食品加工业、食品制造业和饮料制造业。食品加工业生产过程中伴随产生大量副产物和废弃物。这些副产物和废弃物中有的可用作农田肥料，有的则是富含营养物质的饲料，可以加以利用，促进农副业发展。不能利用的副产物和废弃物，则成为环境污染源之一。食品工业用水量很大，是我国工业用水大户之一，名列钢铁、火电、化工、印染之后。与此同时，食品工业废水排放量大，其中大多数为高浓度有机废水。食品工业是我国主要工业污染源之一。据《第一次全国污染源普查公报》表明，年度饮料制造业、食品制造业的化学需氧量排放量名列我国工业污染源前7位之列，其中，饮料制造业化学需氧量排放量为51.65万吨，食品制造业为22.54万吨，分别约占全国工业废水化学需氧量排放量的7.22%和3.15%；饮料制造业、食品制造业的氨氮排放量名列我国工业污染源前8位之列，其中，饮料制造业氨氮排放量为1.24万吨，食品制造业为1.12万吨，分别约占全国工业废水氨氮排放量的4.0%和3.7%。因此，食品工业废水处理及再生利用愈来愈引起人们的高度关心和重视。
9.2食品工业生产分类和生产工艺
食品工业包括许多与人们日常饮食有关的行业，有不同的分类方法。一般按所用原料分类，食品工业可细分为肉与肉制品加工行业、水产品加工行业、禽蛋加工行业、水果蔬菜加工行业、乳品加工行业、制糖行业、粮食加工行业、淀粉行业、食用油脂行业、发酵行业、调味品及食品添加剂加工行业等。由于食品工业种类很多，不同类型的食品加工行业废水污染程度不一，根据废水污染程度和我国国情，本章重点介绍肉类加工行业、水产品加工行业、水果蔬菜加工行业和啤酒生产行业废水处理及再生利用。
9.2.1生产原料
肉类加工行业肉类加工行业是指猪、牛、羊等畜类和鸡、鸭等禽类的屠宰加工，以及以屠宰场的鲜肉为原料，添加调料，再加工成不同的肉制品。
、水产和藻类等为原料，添加调料生产各类水产制品。
水果蔬菜农产品加工行业水果蔬菜农产品加工行业是指以各种蔬菜和水果等为原料生产蔬菜、水果制品。
和水为主要原料，以大米或谷物、酒花和碳酸为辅料，生产啤酒产品。
9.2.2生产品种
屠宰与肉类加工行业屠宰与肉类加工行业的主要产品是畜禽肉，红肠、火腿、腌肉，各种肉罐头等。
、鱼粉、饲料、海产品肥料、骨粉肥料等。
菜、果酱、果冻、奶油花生、冷冻野菜等。
啤酒生产行业啤酒生产行业的主要产品是啤酒。啤酒是一种含有二氧化碳、低酒精浓度和多种营养成分的饮料酒。
9.2.3生产工艺
9.2.3.1肉类加工行业
肉类加工生产工艺一般为，待宰的兽。典型的肉类加工生产工艺如图9-1所示。
9.2.3.2水产品加工行业
水产品加工工艺一般分为水产罐头加工、冷冻加工、腌制加工、干制加工、鱼肉糜加工、炼制品加工、琼脂加工等。
水产罐头加工生产工艺如图9-2所示。
水产冷冻加工即冻制品加工，是将鲜鱼或经过处理的原料，在-5℃以下予以冻结，然后置于-18℃以下冷藏，以保持鱼体原有的生鲜状态。
冻生虾仁加工生产工艺如图9-3所示，冻鱼片加工生产工艺如图9-4所示。
腌制加工生产工艺如图9-5所示。干制加工生产工艺如图9-6所示。鱼肉糜加工生产工艺如图9-7所示。
9.2.3.3水果蔬菜农产品加工行业
水果蔬菜农产品加工主要是水果蔬菜罐头加工。水果罐头有糖汁类和果酱类两种，其中又以糖汁类罐头为多。水果罐头加工生产工艺如图9-8所示。蔬菜罐头有蘑菇、竹笋、番茄、龙须菜、豌豆等，加工生产工艺如图9-9所示。
9.2.3.4啤酒生产行业
啤酒生产的工艺一般可分为麦芽制造和酿造两个主要部分。麦芽生产工艺如图9-10所示。啤酒酿造生产工艺如图9-11所示。
9.3食品工业生产废水量和水质
9.3.1废水污染源
9.3.1.1肉类加工行业
肉类加工废水泛指屠宰场、肉类加工厂和肉类联合加工厂排放的废水。
屠宰废水污染源主要是生产工艺过程各个工序排出的废水，包括宰前畜圈每天排出的畜粪冲洗水、屠宰工序排出的含血污和粪便污水以及地面与设备冲洗水、烫毛时排出的含有大量猪毛高温水、剖解工序排出的含肠胃内容物的废水。如屠宰场同时从事油脂提取，则炼油废水亦是屠宰废水的组成之一。
肉类加工厂是以屠宰场的鲜肉为原料，再加工成不同的肉制产品。废水污染源主要来自原料处理设备、水煮设备排出的废水，各生产工序排出的地面冲洗水，主要含有油脂、碎肉、畜毛等污染物质。此外，还有各生产工序的冷却水排水等。
9.3.1.2水产品加工行业
水产品加工行业的污染源主要来自原料处理设备、水煮设备排出的废水，其他器具清洗排水，地面冲洗水和除臭设备排水等。其中，水产罐头加工冲洗鱼体常用盐水，废水中含有血污等污染物；冷冻加工废水中含有鱼鳞、鱼类内脏物、鱼骨等杂质和污染物；腌制加工废水中含有鱼体的黏液、血污等污染物；干制加工废水含有鱼体冲洗杂质和内脏等残余污染物；鱼肉糜加工废水含有鱼体冲洗杂质和漂白废水，含有纤维状蛋白质和水溶性蛋白质等。
9.3.1.3水果蔬菜农产品加工行业
水果蔬菜农产品加工行业的污染源主要来自原料处理设备、杀菌生产工序排出的废水，地面冲洗水和冷却水排水等。水果罐头废水含有有机污染物，pH异常。蔬菜罐头废水含有砂土等无机杂质和有机污染物等。
9.3.1.4啤酒生产行业
啤酒生产的主要污染源来自糖化、主酵、后酵、灌冲装等生产工序的排水，其中包括灌装工序碎瓶后排出的啤酒废液、设备清洗水、地面冲洗水和冷却水排水等。啤酒废水富含有机物和一定浓度的悬浮固体，此外还含有N、P营养物质。啤酒废水本身无毒，但如不加处理直接排放，将会导致水体富营养化。
9.3.2废水量和水质
9.3.2.1肉类加工行业
肉类加工行业排放废水的主要特点是耗水量较大，废水污染物浓度高，杂质多，可生化性较好。污染物排放因子主要包括BOD
肉类加工废水量因兽禽种类、品种、生长期、饲料、气候条件、生产方式和管理水平而异。此外，废水量还同生产季节，生产班次等有关。肉类加工废水还具有明显的集中排放的特征，特别是畜类屠宰废水，一般废水排放主要集中在凌晨3：00至上午8：00时段内。肉类加工废水排放量一般为6.5m
废水中的固体杂质较多。屠宰与肉类加工行业所产生的废水含有大量动物残体、畜毛等固体杂质。废水悬浮物含量高，一般SS为～mg/L。
有机污染物浓度高。通常COD浓度为～mg/L，其浓度与所采用的屠宰和肉类加工方法有关。当屠宰场及肉类加工厂同时进行禽畜养殖时，其废水COD浓度甚至可高达～mg/L。废水可生化性高，一般BOD/COD为0.5～0.6。
动物蛋白丰富，NH
油脂丰富。屠宰与肉类加工废水中的动植物油浓度可达每升数十到数百毫克，肉类加工废水中的动植物油脂浓度往往会更高。
。水产品加工行业可分为两大类，即渔获物处理和二次加工处理。渔获物处理是将新捕获的鱼类、贝类、藻类等新鲜品经清洗、挑选、剔选等生产工序处理后，加工制成干鲜品、冷冻品或水产罐头。二次加工是指将加工制成品根据需要进行精制，如制成鱼肉松、烤鱼片、调味品等。
（温馨提示：全文小说可点击文末卡片阅读）
9.3.2.2水产品加工行业
水产加工行业的原料处理设备废水量最大，约占全部加工废水量的50%。中间产品加工废水量次之，约占全部加工废水量的30%。成型产品加工用水量最少，约占全部加工废水量的20%。
水产加工生产过程中，水直接与原料接触，有相当的数量有机物和无机物以可溶的、胶体的或悬浮的状态从废水中排出。废水中的主要污染物有漂浮在废水中的固体物质，如鱼鳞、鱼的内脏物，悬浮在废水中的油脂、蛋白质、胶体物等，溶解在废水中的酸、碱、糖、盐类、调料残余物，来自原料夹带的泥沙、鱼贝类尸块等。
水产加工废水的一般特征是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，氮和磷含量高。以鱼类水产品加工废水为例，COD值可高达0～00mg/L，BOD
水产加工废水的水质水量视原料新鲜程度、季节、运输距离、贮藏时间和方式、渔期等因素而变化。一般这些因素可能导致废水水质变化幅度达2～5倍。加工原料和加工工艺对水产加工废水水质亦有显著影响。表9-1为几种水产加工工艺废水水质。表9-2为不同的水产加工厂废水水质。
鱼贝类水产罐头生产废水量和水质因加工原料和加工方法而异。一般鱼贝类水产罐头生产废水含有血污，有鱼腥异味，呈黄褐色，还含有油脂等污染物质。废水中BOD、COD、SS、有机氮的含量高。
9.3.2.3水果蔬菜农产品加工行业
水果蔬菜农产品加工行业排放废水水量和水质因原料、产品以及生产工艺不同而异。
水果蔬菜罐头生产具有较强的季节性，不同季节废水量变化幅度较大。收获季节是生产旺季，废水排放量大。反之，淡季排水量小。水果蔬菜罐头生产平均排放废水量为3～8m
水果蔬菜罐头生产废水中，有机物、SS、糖和淀粉含量较高，一般不含有毒有害物质。为了保鲜原料，有时会加入防腐剂，或投加色素和含铜盐类。蔬菜罐头生产废水含有丰富的氮，但含磷量少。水果罐头生产废水则含磷量较高，而含氮不足。表9-3和表9-4为水果蔬菜罐头生产废水水质。
9.3.2.4啤酒生产行业
啤酒生产行业排放废水量与生产规模、技术装备、管理水平等因素有关。一般吨产品废水排放量为10～20m
啤酒生产废水一般由高浓度有机废水、低浓度有机废水和清洁废水三部分组成。其中，高浓度有机废水来自洗槽废水、糖化锅和糊化锅冲洗水、贮酒罐前期冲洗水、滤酒冲洗水以及酵母压缩机冲洗水等，这部分废水水量约占总废水量的10%，但是有机污染物浓度高，COD为每升数千毫克。低浓度有机废水来自酿造车间和灌装车间地面冲洗水、洗瓶机和灭菌机废水以及偶尔的罐装碎瓶排出的啤酒废液等，这部分废水水量较大，约占总废水量的70%，有机污染物浓度相对较低，一般COD为～mg/L。清洁废水来自锅炉蒸汽冷凝水、制冷循环冷却水排水和生产给水处理设施的反冲洗排水，这部分废水约占总废水量的20%。经清浊分流后，这部分废水处理后可再生利用。
啤酒生产废水属于较高浓度的有机废水。据测算，啤酒生产的吨产品COD排放量为28～32kg，BOD排放量为17～19kg。一般啤酒生产混合废水水质为pH5～10，COD～mg/L，BOD
9.4食品工业废水处理主要技术
食品工业废水处理技术主要包括预处理。
9.4.1预处理
9.4.1.1筛滤
筛滤是食品工业废水处理中广泛使用的一种预处理技术。筛选的作用是从废水中分离出较粗大的呈分散状的悬浮固体。所用的设备有格栅和格筛。
格栅的功能是拦截较粗的悬浮固体，以保护提升水泵等后续设备能正常运转。工程实践中，一般格栅设两道。第一道为粗格栅，栅条间距一般为20mm左右，第二道为细格栅，栅条间距一般为5mm。格栅材质应具有防腐蚀性能，一般宜采用不锈钢材质。细格栅宜采用机械自动清理。耙齿可采用不锈钢或ABS等防腐材质制作。
格筛设在格栅之后，其功能是拦截较细的悬浮固体，常用的格筛类型有固定筛、回转筛和振动筛等，根据废水水质，格筛常用的孔径为10～40目。一般格筛面积根据处理水量水质和格筛前后水头损失而定，过水率为5～10m
9.4.1.2除油
除油是某些含有油脂的食品工业废水处理中经常使用的一种预处理技术。除油的作用是去除废水中呈游离漂浮状和乳化状的油脂，以使水泵、管道和后续处理设备不因油脂而堵塞，同时消除油脂对废水生物处理造成的困扰。此外，油脂去除和回收是资源的再利用，具有一定的经济效益和社会效益。
通常采用隔油池的方式可去除废水中的漂浮状油脂。一般隔油池对漂浮状油脂去除率为90%左右。隔油池可单独设置，亦可与调节池或初次沉淀池合用同一构筑物。小型废水处理系统可采用油水分离器设备撇油。对废水中含有的呈乳化状油脂，应先进行破乳处理，而后再采用油水分离设备除油。
9.4.1.3沉砂
对食品工业废水的泥沙等无机固体污染物应进行沉砂预处理。一般沉砂池设在格栅和格筛之后。为了避免废水中有机固体污染物在沉砂池中产生沉淀，常采用曝气沉砂池。一般采用平流式、竖流式和旋流式曝气沉砂池。曝气沉砂池停留时间为1～3min，水平流速0.1m/s，供气量为0.1～0.2m
9.4.1.4调节
食品工业废水水量水质变化幅度大，以每日一班制生产为多，排放时段集中，因此，必须设置调节池对废水水量水质进行调节。一般调节时间为8～24h，多为10～16h。对间歇生产的中小型食品工业废水处理工程，宜取较长的调节时间。如有条件，调节池容量宜为日处理废水量的50%～80%。
9.4.2沉淀
沉淀技术在食品工业废水处理中得到十分广泛的应用。用初次沉淀池可去除原废水中的无机和有机固体污染物，以减轻后续处理单元的污染负荷。用二沉池可对生物处理出水进行固液分离，以使处理出水水质达到预期要求。
除自然沉淀外，为了提高沉淀处理效果，特别是去除废水中呈细分散状和胶体状的污染物，投加量为2mg/L左右。据有关文献介绍，水果蔬菜罐头废水采用混凝沉淀后，一般BOD
沉淀池的主要类型有竖流式和辐流式等，小型工程以采用竖流式沉淀池为多，大中型工程通常采用辐流式沉淀池。
混凝沉淀的主要设计参数有混合反应时间和搅拌方式、水力负荷、沉降流速等。一般混合时间为5min，反应时间为10～15min。水力负荷和上升流速与混凝沉淀在废水处理工程中的功能有关。当混凝沉淀池用作初沉淀池时，水力负荷为1.2～1.5m
一般竖流式沉淀池采用底部泥斗排泥方式，泥斗倾斜角度为50°～60°。辐流式沉淀池采用机械刮泥排泥方式，沉淀池总深比竖流式沉淀池小。
9.4.3气浮
气浮主要用于去除食品工业废水中的乳化油、表面活性物质和悬浮固体。为了提高气浮处理效率，往往采用混凝气浮方法。混凝气浮是在废水进入气浮设备过流率为2～8m
混凝气浮在肉类加工废水处理中应用较多。某肉类加工废水，采用溶气加压气浮为生物处理的前处理进行了试验。原废水含有油脂和肉屑，有机污染物含量高，水质变化大。废水水质见表9-6，试验流程如图9-12所示，试验结果见表9-7。试验表明，破乳剂采用FeCl
9.4.4厌氧处理技术
厌氧生物处理的有机容积负荷高，一般5～10kgCOD/（m
厌氧处理法有上流式厌氧污泥床、厌氧接触法、厌氧挡板式反应器等，在食品工业废水处理中常用的几种厌氧生物处理法如表9-8所示。关于厌氧处理法的处理装置构造、主要工艺参数和设计要点参见本书2.6。
20世纪80年代中期，清华大学环境环保系进行了厌氧污泥床反应器处理啤酒废水的试验研究。结果表明，UASB反应器进水有机负荷可高达10～13kgCOD/（m
罐头加工生产废水适宜采用厌氧处理技术。有中试结果表明，肉类罐头废水采用中温厌氧处理，经24h厌氧消化后，BOD5去除率可达93%～96%，有机氮去除率达93%左右。如在废水中投加部分消化污泥，则可加快厌氧反应。
9.4.5厌氧水解酸化技术
有机物在厌氧条件下降解过程可分为三个反应阶段，如图9-14所示。
第一阶段，即水解阶段。废水中的不溶性有机物和大分子溶性有机物受到细菌细胞胞外酶作用，水解成简单的水分子溶性有机物。在这个阶段主要是促使有机物增溶和缩小体积的反应。不溶性有机物是脂肪、蛋白质和多糖类。这些不溶性有机物在细菌胞外酶作用下，分别水解为长链脂肪酸、氨基酸和可溶性糖类。其中，蛋白质和多糖类的水解速率较快，而脂肪的水解速率要慢得多，因此，不溶性有机物的水解反应受脂肪的水解所控制。
第二阶段，即产酸和脱氢阶段。水解阶段形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终生成短链的挥发酸，如乙酸等。有些产酸细菌，如产氢细菌能利用挥发酸生成乙酸、氢和二氧化碳，部分氢（H
第三阶段，即产气产甲烷阶段。专一性厌氧细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸氧化为甲烷和二氧化碳。产甲烷的反应速率很慢，所需反应时间很长，因此这个阶段是整个厌氧反应过程的限制阶段。
在废水处理中特别是工业废水处理中将厌氧反应控制在水解产酸阶段，可利用此阶段产酸细菌的功能，将废水中的不溶性和大分子溶性有机物转化为短链挥发酸，从而可大大地改善废水的可生化性，为后续的好氧生物处理创造条件。同时，在水解酸化阶段，废水中的悬浮物被大幅度除去，COD等也相应降低。
关于厌氧水解酸化池构造、主要工艺参数和设计要点参见本书2.6.1。
厌氧水解酸化技术在食品工业的啤酒废水处理中应用较多，另外，在肉类加工废水处理中亦有应用，一般将厌氧水解酸化作为好氧生物处理的预处理。即原废水经格栅、均质调节后，先经厌氧水解酸化，再经好氧生物处理。一般在水解酸化池内设置填料，为水解产酸菌提供呈立体状的栖息场所。水解酸化处理废水的过程，首先是生长在填料上的微生物将进水中的颗粒状物质和胶体物质迅速截留和吸附，这是一个快速的物理化学反应。然后是在水解菌作用下将废水中的不溶性有机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同作用下，将废水中的大分子、难生物降解的物质转化为较易生物降解的小分子物质。所以，厌氧水解酸化处理集吸附、沉淀、网捕、生物絮凝和生物降解于一体。
（点击上方卡片可阅读全文哦↑↑↑）
感谢大家的阅读，如果感觉小编推荐的书符合你的口味，欢迎给我们评论留言哦！
想了解更多精彩内容，